AI也会玩“错觉图”了

克雷西 萧箫 发自 凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI

AI画的玛丽莲·梦露，倒转180°后，竟然变成了爱因斯坦？！

这是最近在社交媒体上爆火的扩散模型视错觉画，随便给AI两组不同的提示词，它都能给你画出来！

哪怕是截然不同的对象也可以，例如一位男子，经过反色处理，就神奇地转变成一名女子：

就连单词也能被翻转出新效果，happy和holiday只在一旋转间：

原来，这是来自密歇根大学的一项“视觉字谜”新研究，论文一发出就在Hacker News上爆火，热度飙至近800。

英伟达高级AI科学家Jim Fan赞叹称：

这是我近期见到最酷的扩散模型！

还有网友感叹称：

这让我想到了从事分形压缩工作的那段经历。我一直认为它是纯粹的艺术。

要知道，创作一幅经过旋转、反色或变形后呈现出新主题的绘画作品，怎么也需要画家对色彩、形状、空间具备一定的理解能力。

如今连AI也能画出这样的效果，究竟是如何实现的？实际效果是否有这么好？

我们上手试玩了一番，也探究了一下背后的原理。

Colab就能直接试玩

我们用这个模型绘制了一组Lowpoly风格的画，让它正着看是一座山，反过来则是城市的天际线。

同时，我们让ChatGPT（DALL·E-3）也试着画了一下，结果除了清晰度高一些之外似乎就没什么优势了。

而作者自己展示的效果则更加丰富，也更为精彩。

一座雪后的山峰，旋转90度就变成了一匹马；一张餐桌换个角度就成了瀑布……

最精彩的还要属下面这张图——从上下左右四个角度看，每个方向的内容都不一样。

（这里先考验一下各位读者，你能看出这四种动物分别是什么吗？）

以兔子为初始状态，每逆时针旋转90度，看到的依次是鸟、长颈鹿和泰迪熊。

而下面这两张图虽然没做到四个方向每个都有“新内容”，但还是做出了三个不同的方向。

除了旋转，它还可以把图像切割成拼图，然后重组成新的内容，甚至是直接分解到像素级。

风格也是千变万化，水彩、油画、水墨、线稿……应有尽有。

那么这个模型去哪里能玩呢？

为了能让更多网友体验到这个新玩具，作者准备了一份Colab笔记。

不过免费版Colab的T4不太能带动，V100偶尔也会显存超限，要用A100才能稳定运行。

甚至作者自己也说，如果谁发现免费版能带动了，请马上告诉他。

言归正传，第一行代码运行后会让我们填写Hugging Face的令牌，并给出了获取地址。

同时还需要到DeepFloyd的项目页面中同意一个用户协议，才能继续后面的步骤。

准备工作完成后，依次运行这三个部分的代码完成环境部署。

需要注意的是，作者目前还没有给模型设计图形界面，效果的选择和提示词的修改需要我们手动调整代码。

作者在笔记中放了三种效果，想用哪个就取消注释（去掉那一行前面的井号），并把不用的删除或注释掉（加上井号）。

这里列出的三种效果不是全部，如果想用其他效果可以手动替换代码，具体支持的效果有这些：

修改好后要运行这行代码，然后提示词也是如法炮制：

修改好并运行后，就可以进入生成环节了，这里也可以对推理步数和指导强度进行修改。

需要注意的是，这里一定要先运行image_64函数生成小图，然后再用后面的image变成大图，否则会报错。

做个总结的话，我们体验后的一个感觉是，这个模型对提示词的要求还是比较高的。

作者也意识到了这一点，并给出了一些提示词技巧：

△机翻，仅供参考

那么，研究团队是如何实现这些效果的呢？

“糅合”多视角图像噪声

首先来看看作者生成视错觉图像的关键原理。

为了让图像在不同视角下，能根据不同的提示词呈现出不同的画面效果，作者特意采用了“噪声平均”的方法，来进一步将两个视角的图像糅合在一起。

简单来说，扩散模型（DDPM）的核心，是通过训练模型将图像“打碎重组”，基于“噪点图”来生成新图像：

所以，要想让图像在变换前后，能根据不同提示词生成不同图像，就需要对扩散模型的去噪过程进行改动。

简单来说，就是对原始图像和变换后的图像，同时用扩散模型进行“打碎”处理做成“噪点图”，并在这个过程中将处理后的结果取平均，计算出一个新的“噪点图”。

随后，基于这个新的“噪点图”生成的图像，就能在经过变换后呈现出想要的视觉效果。

当然，这个变换的图像处理过程，必须要是正交变换，也就是我们在展示效果中看到的旋转、变形、打碎重组或反色等操作。

具体到扩散模型的选择上，也有要求。

具体来说，这篇论文采用了DeepFloyd IF来实现视错觉图像生成。

DeepFloyd IF是一个基于像素的扩散模型，相比其他扩散模型，它能直接在像素空间（而非潜在空间或其他中间表示）上进行操作。

这也让它能更好地处理图像的局部信息，尤其在生成低分辨率图像上有所帮助。

这样一来，就能让图像最终呈现出视错觉效果。

为了评估这种方法的效果，作者们基于GPT-3.5自己编写了一个50个图像变换对的数据集。

具体来说，他们让GPT-3.5随机生成一种图像风格（例如油画风、街头艺术风），然后再随机生成两组提示词（一个老人、一个雪山），并交给模型生成变换画。

这是一些随机变换生成的结果：

随后，他们也拿CIFAR-10进行了一下不同模型间图像生成的测试：

随后用CLIP评估了一下，结果显示变换后的效果和变换之前的质量一样好：

作者们也测试了一下，这个AI能经得起多少个图像块的“打碎重组”。

事实证明，从8×8到64×64，打碎重组的图像效果看起来都不错：

对于这一系列图像变换，有网友感叹“印象深刻”，尤其是男人转变成女人的那个图像变换：

我看了大概有10遍左右。

还有网友已经想把它做成艺术作品挂在墙上了，或是使用电子墨水屏：

但也有专业的摄影师认为，现阶段AI生成的这些图像仍然不行：

仔细观察的话，会发现细节经不起推敲。敏锐的眼睛总是能分辨出糟糕的地方，但大众并不在意这些。

那么，你觉得AI生成的这一系列视错觉图像效果如何？还能用在哪些地方？

参考链接：
[1]https://news.ycombinator.com/item?id=38477259
[2]https://arxiv.org/pdf/2311.17919.pdf
[3]https://twitter.com/DrJimFan/status/1730253638935920738